Feladat: 298. fizika mérési feladat Korcsoport: 14-15 Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Balassa Péter ,  Barta Szilveszter Marcell ,  Batki Bálint ,  Börcsök Bence ,  Hartstein Máté ,  Janosov Milán ,  Szabó Attila ,  Varga Ádám 
Füzet: 2010/február, 121. oldal  PDF file
Témakör(ök): Mérési feladat, Hőtani mérés
Hivatkozás(ok):Feladatok: 2009/szeptember: 298. fizika mérési feladat

Mérjük meg, hogy mennyi idő alatt olvad meg egy csapvízből készült jégkocka szobahőmérsékletű csapvízben, és ugyanakkora mennyiségű, ugyanakkora hőmérsékletű sós vízben.
Ismételjük meg a mérést úgy is, hogy a jégkockákba befagyasztunk elég nagy nehezéket ahhoz, hogy lemerüljenek a csapvíz, illetve a sós víz aljára.
(Érdemes ételfestékkel színezni a jégkockákat.)

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Megoldás. A mérést elvégzők többsége azt tapasztalta, hogy a sós víz tetején úszó jégkocka lassabban olvad meg, mint az ,,édesvízen'' úszó jégkocka. Az időkülönbség a só koncentrációjának monoton növekvő (exponenciális jellegű) függvénye.
Az ételszínezék elárulja a jelenség magyarázatát: csapvízben a hideg olvadék nagyobb sűrűségű, mint a többi (kezdetben szobahőmérsékletű) víz, így az edény aljára süllyed, a jégkockához pedig folyamatosan melegebb víz áramlik. Ugyanez a mechanizmus a nagyobb sűrűségű sós vízben nem működik, a megolvadt hideg víz az edény tetején, tehát a jégkocka közelében marad, s megakadályozza a jég és a melegebb víz érintkezését. Ilyenkor (konvektív áramlás nélkül) csak a viszonylag lassú hővezetés folytán melegedhet fel a jégkocka körüli hideg víz, s ez erősen késlelteti az olvadást.
Ha a jégkockában nehezék van, s emiatt az edény aljára merül, akkor a sűrűbb sós vízben a hideg (de a sós víznél kisebb sűrűségű) olvadék felemelkedik, helyére melegebb sós víz áramlik, tehát az olvadás gyorsan végbemehet. Langyos csapvízben viszont a környező víznél kicsit sűrűbb olvadék az edény alján marad, s ez erősen lefékezi jégkocka további olvadását.